在java集合框架中,ArrayList应该是最常用的一种了。
ArrayList底层是用数组实现的存储。特点是查询效率高,增删效率低,线程不安全。
最近准备秋招把基础的部分都过了一遍,集合框架这一块也是反复看了ArrayList和HashMap的源码,并重写了这两个实现类。
一,测试ArrayList,了解常用的方法
public class TestArrayList {
public static void main(String[] args) {
test();
}
public static void test(){
List<String> list = new ArrayList(); //泛型为字符串
list.add("a");
list.add("b");
list.add("c");
list.add("d");
System.out.println(list); //打印
list.add(2,"yan"); //在2位置插入,后面的数后移
System.out.println(list);
list.remove(2); //移除2位置
System.out.println(list);
list.set(2,"yan"); //替换2位置
System.out.println(list);
System.out.println(list.get(2)); //获取第二个元素
System.out.println(list.indexOf("a")); //集合中有该元素就返回第一次出现的index,没有就返回-1
list.add("b");
System.out.println(list.indexOf("b")); //返回第一个对应的索引
System.out.println(list.lastIndexOf("b")); //返回最后一个对应的索引
}
}
//output:
二,ArrayList中的数据结构
学习源码时,都会涉及到数据结构,而数据结构往往是程序的精髓所在。ArrayList的数据结构是数组,但是它跟数组不同的地方是ArrayList有一种扩容机制,所以能过自动扩容。妈妈再也不用担心我的容量不够了。
ArrayList的查询速率高,增删效率低,线程不安全。Vector是线程安全的,但是性能不及ArrayList,它们俩的底层实现都是数组。增删一般用HashMap,HashMap是最常用到的集合框架,它的底层实现是链表。
三,ArrayList的核心方法
- 1,继承结构
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
我们可以很清晰的看出,ArrayList先继承了AbstractList,然后分别实现List, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable三个接口。
List接口
RandomAccess接口 :用来快速存取,提高性能的。
Cloneable接口:实现了该接口,就可以使用Object.Clone()方法了。
Serializable接口:实现该序列化接口,表明该类可以被序列化,什么是序列化?简单的说,就是能够从类变成字节流传输,然后还能从字节流变成原来的类。
这里为什么没有让ArrayList直接实现List接口呢?反而让ArrayList继承AbstractList,然后AbstractList再实现List接口。其实这是java大牛设计jdk时就考虑到的问题,设计的思想是简洁可读性。
接口中全都是抽象的方法,而抽象类中可以有抽象方法,还可以有具体的实现方法,正是利用了这一点,让AbstractList是实现接口中一些通用的方法,而具体的类还可以添加自己独特的方法。
- 2,类中的属性
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
//序列化,想当如给类取身份证编号
private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;
//默认初始容量
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
//用于空实例共享空数组实例。
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
//默认的空数组
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
//存放元素的数组,包访问权限。这是ArrayList的核心数组
transient Object[] elementData;
//大小,创建对象时Java会将int初始化为0
private int size;
}
- 3,构造方法
/**
* 有参构造方法
* 用指定的数设置初始化容量的构造函数,负数会抛出异常
*/
public ArrayList(int initialCapacity) {
if (initialCapacity > 0) {
this.elementData = new Object[initialCapacity];
} else if (initialCapacity == 0) {
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
} else {
throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
initialCapacity);
}
}
/**
*无参构造方法,用的最多
*默认构造方法,创建一个 空的 ArrayList,此时其内数组缓冲区 elementData = {}, 长度为 0
*当元素第一次被加入时,扩容至默认容量 10
*/
public ArrayList() {
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}
/**
* 创建一个包含collection的ArrayList,放入ArrayList中的集合,全部的元素会添加到新建的ArrayList实例中
* 这个构造方法用的最少
* 当参数 c 为 null 时抛出异常
*/
public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
//将集合转化成Object[]数组
elementData = c.toArray();
//把转化后的Object[]数组长度赋值给当前ArrayList的size,并判断是否为0
if ((size = elementData.length) != 0) {
// c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
//如果c.toArray不会返回Object[],则可以查看6260652代码的bug,在官方文档里看
if (elementData.getClass() != Object[].class)
//若 c.toArray() 返回的数组类型不是 Object[],则利用 Arrays.copyOf(); 来构造一个大小为 size 的 Object[]数组
elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
} else {
// replace with empty array.
//替换为空数组
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
}
}
- 4,核心方法
- 4.1,add()方法(这里详细说明两个,其它都差不多)
4.1.1,boolean add(E e); 默认在数组末尾添加元素
- 4.1,add()方法(这里详细说明两个,其它都差不多)
/**
*增加指定的元素到ArrayList的最后位置
* @param e 要添加的元素
*/
public boolean add(E e) {
//确定ArrayList容量大小
//size+1,保证资源空间不被浪费
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
//按需分配空间资源
elementData[size++] = e;
return true;
}
/**
* 私有方法:明确 ArrayList 的容量,提供给本类使用的方法
* - 用于内部优化,保证空间资源不被浪费:尤其在 add() 方法添加时起效
* minCapacity 指定的最小容量
* 童鞋们可以研究下 童鞋们可以研究下calculateCapacity()方法,也很简单的()方法,也很简单的
*/
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
}
/**
* 也是私有方法:明确 ArrayList 的容量
* - 用于内部优化,保证空间资源不被浪费:尤其在 add() 方法添加时起效
* minCapacity 指定的最小容量
*/
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
// 将“修改统计数”+1,该变量主要是用来实现fail-fast机制的
modCount++;
// 防止数组容量不够:确保指定的最小容量 > 数组缓冲区当前的长度
// 不够自动扩容,调用grow()方法
// overflow-conscious code
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
/**
* 私有方法:扩容,以确保 ArrayList 至少能存储 minCapacity 个元素
* 扩容计算:newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); 十进制数转二进制右移操作
* 这里的扩容算法和jdk6不一样,jdk6直接是newCapacity = (oldCapacity *3)/2+1
* jdk8是在6的基础上进行了算法优化,右移计算效率比直接乘除要高
* minCapacity 指定的最小容量
*/
private void grow(int minCapacity) {
// 防止容量不够
// overflow-conscious code
int oldCapacity = elementData.length;
// 新容量等于老容量的一点五倍,即进行右移计算
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
if (newCapacity - minCapacity < 0) // 若 newCapacity 依旧小于 minCapacity
newCapacity = minCapacity;
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) // 若 newCapacity 大于最大存储容量,则进行大容量分配,分配请看hugeCapacity()方法
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
// minCapacity is usually close to size, so this is a win:
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
4.1.2 void add(int,E);在特定位置添加元素,也就是插入元素
/**
*在这个ArrayList中的指定位置插入指定的元素,
* 在指定位置插入新元素,原先在 index 位置的值往后移动一位
* index 指定位置
* element 指定元素
*/
public void add(int index, E element) {
//判断角标是否越界
rangeCheckForAdd(index);
//size+1,保证资源空间不浪费,和第一个add方法作用一样
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
//数组复制,就是将index之后的所有元素保留,并全部往后移一位,这就是数组插入删除效率低的原因
// elementData:需要复制的数组是elementData;
// index:需要复制的数组从index开始
// elementData:复制到哪?
// index + 1:复制到的新数组是从第几个开始存
// size - index:复制的长度=总长度-索引
// 最后,新数组将取代之前的数组,旧数组会被GC自动回收
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
size - index);
elementData[index] = element; //插入指定位置
size++;
}
- 4.2,remove()方法
public E remove(int index) {
rangeCheck(index);
modCount++;
E oldValue = elementData(index);
int numMoved = size - index - 1;
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
numMoved);
elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
return oldValue;
}
- 4.3,set()方法
public E set(int index, E e) {
rangeCheck(index);
checkForComodification();
E oldValue = ArrayList.this.elementData(offset + index);
ArrayList.this.elementData[offset + index] = e;
return oldValue;
}
- 4.4,indexof()方法
// 从首开始查找数组里面是否存在指定元素
public int indexOf(Object o) {
if (o == null) { // 查找的元素为空
for (int i = 0; i < size; i++) // 遍历数组,找到第一个为空的元素,返回下标
if (elementData[i]==null)
return i;
} else { // 查找的元素不为空
for (int i = 0; i < size; i++) // 遍历数组,找到第一个和指定元素相等的元素,返回下标
if (o.equals(elementData[i]))
return i;
}
// 没有找到,返回空
return -1;
}
- 4.5,get()方法
public E get(int index) {
// 检验索引是否合法
rangeCheck(index);
return elementData(index);
}
E elementData(int index) {
return (E) elementData[index];
}
5,总结
想你想要